摘 要 : 大多數(shù)土建結(jié)構(gòu)由混凝土建造.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是當(dāng)前困擾土建基礎(chǔ)設(shè)施工程的世界性問(wèn)題.混凝土結(jié)構(gòu)受自然氣候、人為、使用標(biāo)準(zhǔn)等因素影響，導(dǎo)致使用壽命大幅縮短.為了保證結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù).
關(guān)鍵詞 : 土建結(jié)構(gòu);混凝土;耐久性;檢測(cè)與維護(hù);建議
中圖分類 號(hào):B303 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1008－7834(2007)01－0029一03
土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性與工程的使用壽命相聯(lián)系，是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保持正常功能的能力，這一正常功能包括結(jié)構(gòu)的安全性和結(jié)構(gòu)的適用性，而且更多地體現(xiàn)在適用性上.
1土建結(jié)構(gòu)工程的耐久性現(xiàn)狀
大多數(shù)土建結(jié)構(gòu)由混凝土建造。混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是當(dāng)前困擾土建基礎(chǔ)設(shè)施工程的世界性問(wèn)題，并非我國(guó)所特有，但是至今尚未引起我國(guó)有關(guān)政府主管部門和廣大設(shè)計(jì)與施工部門的足夠重視.長(zhǎng)期以來(lái) ，人們一直以為混凝土是非常耐久的材料.直到70年代末期，發(fā)達(dá)國(guó)家才逐漸發(fā)現(xiàn)原先建成的基礎(chǔ)設(shè)施工程在一些環(huán)境下出現(xiàn)過(guò)早損壞.美國(guó)許多城市的混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的時(shí)期內(nèi)就出現(xiàn)劣化.據(jù)1998年美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)的一份材料估計(jì)，他們需要有13 00億美元來(lái)處理美國(guó)國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施工程存在的問(wèn)題，僅修理與更換公路橋梁的混凝土橋面板一項(xiàng)就需80億美元，而現(xiàn)在聯(lián)邦政府每年為此的撥款只有50一60 億美元.另有資料指出，美國(guó)因除冰鹽引起鋼筋銹蝕需限載通行的公路橋梁己占這一環(huán)境下橋梁的114.發(fā)達(dá)國(guó)家為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性投入了大量科研經(jīng)費(fèi)并積極采取應(yīng)對(duì)措施.如加拿大安大略省的公路橋梁為對(duì)付除冰鹽侵蝕及凍融損害，鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度從50年代的2.5cm逐漸增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm，而混凝土強(qiáng)度的最低等級(jí)也從50年代的C25增到后來(lái)的C40，橋面板混凝土從不要求外加引氣劑、不設(shè)防水層到必須引氣以及需要設(shè)置高級(jí)防水膠膜并引入環(huán)氧涂膜鋼筋.而我國(guó)遭受鹽凍侵蝕地區(qū)的公路橋梁在耐久性設(shè)計(jì)方面至今仍無(wú)明確要求，對(duì)混凝土保護(hù)層和強(qiáng)度的要求僅為2.5cm與C25，與上面提到的加拿大50年代水準(zhǔn)一致.國(guó)內(nèi)按這種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的一座橋梁僅使用十年，就由于鹽凍侵蝕，現(xiàn)已不得不部分拆除重建.
我國(guó)建設(shè)部于80年代的一項(xiàng)調(diào)查表明，國(guó)內(nèi)大多數(shù)工業(yè)建筑物在使用25~30 年后即需大修，處于嚴(yán)酷環(huán)境下的建筑物使用壽命僅15~20年.民用建筑和公共建筑的使用環(huán)境相對(duì)較好，一般可維持50年以上.但室外的陽(yáng)臺(tái)、雨罩等露天構(gòu)件的使用壽命通常僅有30~40年.橋梁、港工等基礎(chǔ)設(shè)施工程的耐久性問(wèn)題更為嚴(yán)重.由于鋼筋的混凝土保護(hù)層過(guò)薄且密實(shí)性差，許多工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開(kāi)裂.海港碼頭一般使用10年左右就因混凝土順筋開(kāi)裂和剝落，需要大修.京津地區(qū)的城市立交橋由于冬天灑除冰鹽及冰凍作用，使用10幾年后就出現(xiàn)問(wèn)題，有的不得不限載、大修或拆除.鹽凍也對(duì)混凝土路面造成傷害，東北地區(qū)一條高等級(jí)公路只經(jīng)過(guò)一個(gè)冬天就大面積剝蝕.
我國(guó)鐵路隧道用低強(qiáng)度的C15巧混凝土作襯砌材料，密實(shí)度和抗?jié)B性差，不耐地下水與機(jī)車廢氣侵蝕，開(kāi)裂與滲漏嚴(yán)重.對(duì)幾個(gè)路局所轄的隧道進(jìn)行抽樣調(diào)查表明，漏水的占50.4%，其中1乃滲漏嚴(yán)重，并導(dǎo)致鋼軌等配件銹蝕以及電力牽引地段漏電，影響正常運(yùn)行.而199年頒布的鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范仍未能對(duì)隧道的耐久性問(wèn)題采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策加適當(dāng)提高混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)和在混凝土中摻入化學(xué)纖維等.
耐久性問(wèn)題的嚴(yán)重性和迫切性在于我們?cè)S多正在建設(shè)的工程仍未吸取國(guó)際和國(guó)內(nèi)的大量慘痛教訓(xùn)，還沿著老路重蹈覆轍.一些北方城市新建成的立交橋和高速公路橋，仍沒(méi)有在材料性能和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面采取必要的防治凍融和鹽害的綜合措施.甚至大型工程如2000年投入運(yùn)行的珠海蓮花跨海大橋，其主體結(jié)構(gòu)在浪濺區(qū)仍采用不耐海水干濕交替侵蝕的C30混凝土與3~4cm厚的保護(hù)層厚度.
有專家估計(jì)，我國(guó)“大建”基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)的高潮還可延續(xù)20年，由于忽視耐久性，迎接我們的還會(huì)有“大修”20年的高潮，這個(gè)高潮可能不用很久就將到來(lái)，其耗費(fèi)將倍增于當(dāng)初這些工程施工建設(shè)時(shí)的投資.
1.1由于混凝土的質(zhì)量檢驗(yàn)習(xí)慣上以單一的強(qiáng)度指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致水泥工業(yè)對(duì)水泥強(qiáng)度的不適當(dāng)追求，使水泥細(xì)度增加，早強(qiáng)的礦物成份比例提高，這些都不利于混凝土的耐久性.我國(guó)對(duì)水泥質(zhì)量的檢驗(yàn)在強(qiáng)度上只要求不低于規(guī)定的最低許可值，而國(guó)外則同時(shí)要求不高于規(guī)定的最高值，如果強(qiáng)度超過(guò)了也被認(rèn)為不合格，這種要求有利于水泥產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性.
1.2工程施工單位不適當(dāng)?shù)丶涌焓┕みM(jìn)度，尤其是政府行政領(lǐng)導(dǎo)對(duì)工程進(jìn)度的不適當(dāng)干預(yù)，混凝土的耐久性質(zhì)量尤其需要有足夠的施工養(yǎng)護(hù)期加以保證，早產(chǎn)有損生命健康的概念同樣適用于混凝土.國(guó)內(nèi)媒體上大加宣傳的所謂幾個(gè)月就修成一條大路、建成一座大橋、或蓋成一幢高樓的工程以及搶工獻(xiàn)禮工程，很可能就是今后注定要花掉更多資金進(jìn)行大修的短命工程.提前完成合同規(guī)定施工期的在國(guó)外要被罰款，因?yàn)檫@意味著工程質(zhì)量有遭到損害的可能.
1.3環(huán)境的不斷惡化加廢氣、酸雨.
當(dāng)前迫切需要進(jìn)行的工作是盡快編制橋梁、隧道、港工等基礎(chǔ)設(shè)施工程耐久性設(shè)計(jì)的技術(shù)條例，修訂補(bǔ)充現(xiàn)行規(guī)范中對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的要求.首先需要明確的是各種基礎(chǔ)設(shè)施工程的設(shè)計(jì)工作壽命，在重要工程的設(shè)計(jì)文件中必須有使用壽命的要求和論證.當(dāng)前在建的眾多工程在耐久性上之所以仍然重蹈覆轍，很重要的一個(gè)原因是工程設(shè)計(jì)、施工、技術(shù)人員在耐久性上沒(méi)有可以遵循的新依據(jù).更為嚴(yán)重的是現(xiàn)行規(guī)范中的有些條文，本身就對(duì)耐久性有害.為了提高混凝土耐久性，在混凝土中合理使用粉煤灰、礦渣等礦物摻合料是重要的技術(shù)手段涸外有的規(guī)范甚至規(guī)定在橋梁等混凝土結(jié)構(gòu)中必須加入粉煤灰等摻合料，而我國(guó)的鐵路混凝土橋隧施工規(guī)范仍在明文禁止使用.此外，工程技術(shù)界還存在長(zhǎng)期形成的一些過(guò)時(shí)的看法，對(duì)改善混凝土的耐久性造成阻力.例如，顧慮會(huì)影響混凝土強(qiáng)度而不愿使用引氣劑，而引氣本應(yīng)作為改善混凝土耐久性和工作性的常規(guī)手段;又如，希望加大水泥用量來(lái)保證混凝土強(qiáng)度，而盡可能低的水泥用量本應(yīng)是提高混凝土抗裂和耐久性的重要途徑.
在修訂規(guī)范的耐久性要求上，交通部于2001年頒布的《港工混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》為其它土建工程行業(yè)起到較好的示范作用.我們一方面要參照國(guó)內(nèi)外已有的資料和經(jīng)驗(yàn)，盡快編寫出相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工技術(shù)文件以應(yīng)急需，另一方面則要安排系統(tǒng)的研究項(xiàng)目，加大耐久性研究工作的支持力度.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是當(dāng)前國(guó)際上結(jié)構(gòu)工程學(xué)科最為重要的前沿研究領(lǐng)域之一，而我國(guó)在這一方面相當(dāng)落后.混凝土的耐久性研究離不開(kāi)原材料和環(huán)境等特定條件，所以需要考慮本國(guó)的特點(diǎn)，不能完全依賴國(guó)外研究成果.
重視混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性也是可持續(xù)發(fā)展的需要.生產(chǎn)混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗國(guó)土資源并破壞植被與河床，水泥生產(chǎn)排放的二氧化碳己占人類活動(dòng)排放總量的1/5~1/6，而我國(guó)排放的二氧化碳量已居世界第二.我國(guó)現(xiàn)在每年生產(chǎn)5億多t水泥，與之相伴的是年耗20多億方的砂石.延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命意味著節(jié)約材料，而耐久的混凝土一般又應(yīng)是水泥用量較低和礦物摻合料(工業(yè)廢料)用量較高的混凝土，所以耐久的混凝土正適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的需要.國(guó)際上對(duì)橋梁、隧道等土木工程的設(shè)計(jì)工作壽命多為10年，有的如英國(guó)為120年.考慮到耐久性不足所造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)，國(guó)際上近年來(lái)有要求將這些工程的最低工作壽命進(jìn)一步延長(zhǎng)的趨勢(shì)，如提出城市環(huán)境中的橋梁至少應(yīng)有150年.
2土建結(jié)構(gòu)工程使用階段檢測(cè)與維護(hù)的重要性
結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測(cè)、維護(hù)和修理不能分割，對(duì)處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎(chǔ)設(shè)施工程來(lái)說(shuō)尤其如此為了保證結(jié)構(gòu)安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)行定期檢測(cè)和維護(hù).我國(guó)有結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)規(guī)范與施工規(guī)范，但沒(méi)有如何使用的規(guī)范.有些工程倒塌事故，例如四川宜賓的南門大橋發(fā)生橋面坍落事故，就是因?yàn)闃蛎娼Y(jié)構(gòu)與主拱之間的吊桿在連接處發(fā)生銹蝕加果有定期的檢測(cè)要求，這樣的事故很有可能避免.有些國(guó)家對(duì)于結(jié)構(gòu)的損壞可能導(dǎo)致公眾安全的建筑物與橋、隧等公共工程，強(qiáng)制規(guī)定必須定期檢測(cè).即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件，因其墜落后容易傷及公眾，也有強(qiáng)制定期檢測(cè)的要求.我國(guó)由于施工管理水平和操作人員的素質(zhì)相對(duì)較差，質(zhì)量控制與質(zhì)量保證制度不夠健全，規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)安全與耐久性的設(shè)置水準(zhǔn)又相對(duì)較低，己建的工程中往往存在較多隱患，所以更有必要從法制上確定土建工程的正常使用和定期檢測(cè)的要求.對(duì)于土建結(jié)構(gòu)工程的安全質(zhì)量，雖然政府己做出了設(shè)計(jì)與施工的責(zé)任單位和個(gè)人需對(duì)其“終身負(fù)責(zé)的規(guī)定，但是這種要求執(zhí)行起來(lái)缺乏可操作性.要將結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量事故減少到最低程度，還應(yīng)以預(yù)防為主，通過(guò)例行檢測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題.
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有大量土建工程因步入老化期需要診治，也有大量已建的違章工程需要評(píng)估，更有許多工程發(fā)生病害需要診斷和加固，各地己涌現(xiàn)出不少?gòu)氖峦两üこ淘\斷、治理與加固的隊(duì)伍，并有蓬勃發(fā)展成為一種新興行業(yè)的趨勢(shì).出現(xiàn)問(wèn)題和病害以后再來(lái)治理固然重要，但是我們應(yīng)該更加強(qiáng)調(diào)預(yù)防.對(duì)于在役土建工程的檢測(cè)和評(píng)估，要建立相應(yīng)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，要有從業(yè)人員的注冊(cè)和從業(yè)機(jī)構(gòu)的資質(zhì)認(rèn)證制度，在管理體制上予以規(guī)范.
從國(guó)家對(duì)公共工程建設(shè)的投資和對(duì)工程設(shè)計(jì)的要求來(lái)看，需要有工程整個(gè)使用期限，即全壽命費(fèi)用支出的論證.只注意工程項(xiàng)目建設(shè)的一次投資支出，很少考慮工程建成后需要正常維護(hù)與修理的長(zhǎng)期費(fèi)用，不但可能損害工程使用壽命和正常使用功能，而且經(jīng)濟(jì)上算總賬也很不合算.在發(fā)達(dá)國(guó)家，由于新建工程少，用于維修的費(fèi)用往往更為主要，英國(guó)1978年的土建維修費(fèi)上升到1965年的3.7倍，1980年的維修費(fèi)占當(dāng)年土建費(fèi)用總支出的213.我國(guó)雖是發(fā)展中國(guó)家，現(xiàn)在正大興土木，可是過(guò)去建成的大量工程已經(jīng)或過(guò)早老化.國(guó)內(nèi)40%公路橋梁的橋齡已大于25年，加上進(jìn)入200年以后家庭轎車時(shí)代的來(lái)臨，交通量猛增，超載嚴(yán)重，以往的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)又低，路、橋的維修問(wèn)題十分突出.由于養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用得不到保證，造成工程安全隱患并在以后需要支出更多的大修費(fèi)用.在土建工程的投資上，希望有關(guān)部門能加大己建工程維修的費(fèi)用.
為加速路橋等公共工程建設(shè)，國(guó)家現(xiàn)在鼓勵(lì)投資公司出資并給以一定期限如30 年的經(jīng)營(yíng)收入作為補(bǔ)償.如果對(duì)重要土建工程有必須進(jìn)行定期檢測(cè)與評(píng)估的法規(guī)，就能保證這些工程在一定期限后歸還國(guó)家管理和經(jīng)營(yíng)時(shí)的良好功能，對(duì)于設(shè)計(jì)工作壽命為100年的橋梁，至少還可正常使用70年，而不至于30年到期后國(guó)家接收的已是一個(gè)破舊的工程.
3等待解決的幾個(gè)問(wèn)題及建議
3.1橋梁、隧道、道路、港口等基礎(chǔ)設(shè)施工程的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，已是當(dāng)前魚(yú)待采取措施應(yīng)對(duì)的重大問(wèn)題.否則，一些工程的正常使用功能和安全性將得不到有效保證，我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)會(huì)蒙受巨大損失，并將給生產(chǎn)和公眾生活帶來(lái)長(zhǎng)期困擾.
建議國(guó)家有關(guān)主管土建工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的部門，能對(duì)工程的耐久性要求作重點(diǎn)審查，明確土建工程的設(shè)計(jì)應(yīng)有最低使用壽命的要求，重要工程的設(shè)計(jì)文件中應(yīng)有正常使用壽命和耐久性設(shè)計(jì)的獨(dú)立章節(jié)與論證.
建議國(guó)家對(duì)混凝土工程耐久性的研究工作給予重點(diǎn)支持.
3.2土建工程使用過(guò)程中的安全性，應(yīng)有定期的檢測(cè)和正常的維護(hù)修理加以保證.對(duì)于重要土建工程，我國(guó)尚無(wú)必須進(jìn)行安全檢測(cè)的法規(guī).在基礎(chǔ)設(shè)施工程的投資上有重新建、輕維修的傾向，不利于工程壽命和投資效益.
建議有關(guān)部門通過(guò)立法的形式，對(duì)橋、隧等重要公共基礎(chǔ)設(shè)施和公共建筑物，在其使用期內(nèi)實(shí)施強(qiáng)制性的定期安全檢測(cè).根據(jù)需要，加大工程維修費(fèi)的比例.
3.3建議完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系與管理體制，發(fā)揮學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制、修訂和管理中的作用;逐步淡化技術(shù)規(guī)范條文的強(qiáng)制性質(zhì);編制地方性規(guī)范(標(biāo)準(zhǔn))和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)不同地區(qū)在環(huán)境地質(zhì)和經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平上的差異，并鼓勵(lì)科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步.
